项目教学法在生物仪器分析类实验课程中的实践
赵伟睿胡升杨丽梅乐和
［摘要］传统仪器分析类实验课程通常采用单一仪器的验证性或观摩性实验。这种教学模式的内容简单且固化，缺乏对学生实验方案设计，综合分析和解决问题等高阶能力和创新思维的培养；再加之大型分析仪器数量之多和教学时间的限制，实验教学效果往往难求实效。为了克服传统《生物化学仪器分析及检测技术》教学模式不足，作者以生物工程领域常见问题分析为背景；通过建立涉及多种分析仪器且适合本科生的探索性实验项目；采用基于项目导向的教学法来开展实验教学。教学实践表明，基于项目导向的实验教学方法可以有效提升教学效果。该教学模式不仅可以促进学生对理论知识的理解；而且有助于培养学生的科学思维能力和综合实验能力。
［关键词］生物化学仪器分析及检测技术；项目导向；实验教学；教学改革
［基金项目］2019年度浙大宁波理工学院校级教改项目“OBE理念下‘PBL教学法在《生物化学仪器分析及检测技术》教学中的实践与探索”（NITJG-201939）；2019年度浙大宁波理工学院校级教改项目“生物工程专业学生创新实践能力培养体系建设与完善”（NITJG-201918）；2022年度浙大宁波理工学院专业综合教改项目“以学生发展为中心的生物工程专业基础课教学创新与实践”；2021年度浙大宁波理工学院专业综合教改项目“面向‘高质量应用型创新人才培养的教学改革与成果培育”
［中图分类号］G642.0［文献标识码］A［文章编号］1674-9324（2023）13-0000-04［收稿日期］2022-11-03
“生物化学仪器分析及检测技术”是生物工程类专业的一门重要专业课程，是从事现代生命科学领域研发，生产和管理工作的必要知识储备［1］。该课程主要讲授现代生物化学分析仪器的原理、结构、用途和测试方法［2-3］，注重对分析方法的选择和设计以及对测试结果科学意义的阐释。该课程是一门理论与实践紧密结合的课程，教学环节分为理论教学和实验教学两部分。其中实验教学作为理论教学的延伸，对于学生理论联系实际能力和综合实践能力培养起着至关重要的作用；也是应用型和创新型人才培养不可或缺的重要环节［4-6］。
然而传统仪器分析实验课程通常采用“单一分析仪器的验证性或观摩性实验”［7-9］进行教学，在教学过程中通过教师先讲授分析仪器的原理和结构、实验要求、实验步骤和演示实验，随后学生按照实验讲义完成实验并进行实验报告的撰写。这种教学模式的实验内容固化而且相对简单，仅能简单地训练学生的基本操作技能，缺乏对学生自主学习能力、实验方案设计能力、综合分析能力和解决问题能力等高阶能力和创新思维的训练；同时由于分析仪器设备普遍价格较高且数量有限；加之课堂时间有限，而供学生进行实验操作的资源和时间普遍不足，因此教学效果往往难求实效。
新一轮科技和产业革命的形成与发展对创新型人才培养提出了更高要求［10］。为了更好适应时代发展对人才培养的需求，做到以学生学习效果和发展为核心，课程团队针对传统“生物化学仪器分析和检测技术”实验教学中面临的问题，对教学模式和方法进行了改革，采用综合探究式项目教学法来重构课程实验教学体系（图1）；同时在项目实施过程中，采用灵活的教学时间，通过小组预约和老师协调的方式，在有限的仪器资源条件下，确保学生有充足的仪器资源和时间进行实验操作，从而保证教学效果，让学生在掌握分析仪器基本使用方法的基础上，锻炼实验方案制定、分析和解决问题等高阶能力。
一、基于探究项目式实验教学体系
课程组采用的实验教学体系和实施方式具体如图1所示。具体为：（1）实验项目构建。以生命科学和工程常见分析问题为背景，建立涉及多种分析仪器联用且适合本科生的实践型综合性项目：如大肠杆菌绿色荧光蛋白表达情况分析、松针中总黄酮和花旗松素含量的测定、细菌谷氨酸脱羧酶基因表达情况分析等；（2）学生团队组建。组建每组不超过4名学生的项目团队以保证每名学生在实验过程中得到充分的学习资源；（3）学生制定实验方案。在老师发布项目任务和介绍项目背景后，学生团队需要针对项目任务进行协同调研、分析和讨论、设计出初步实验方案，之后与教师讨论并对方案进行修正，明确分析测定指标所需使用的分析仪器和实验方法；（4）学习仪器使用方法。确定最终实验方案后，学生可以通过线上视频观看以及在线下教师指导实践操作的方式来学习分析仪器的使用方法和注意事项；（5）项目实施。学生在学会使用分析仪器的基础上，根据制定的方案开展实验，鼓励学生利用所学知识解决实验中遇到的问题，教师在过程中起引导和辅助作用；（6）实验结果分析。学生自主处理和分析数据并撰写规范的实验报告；（7）项目总结。教师对实验过程和报告进行评价并和学生一起找出项目实施和数据分析存在的问题，进而使学生进行总结和改进。
二、探究项目式实